【手続補正書】
【提出日】平成18年4月17日(2006.4.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】液滴吐出装置及びインクジェットプリンタ
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】  振動板と、前記振動板を変位させるアクチュエータと、内部に液体が充填され、前記振動板の変位により、該内部の圧力が増減されるキャビティと、前記キャビティに連通し、前記キャビティ内の圧力の増減により前記液体を液滴として吐出するノズルとを有する複数の液滴吐出ヘッドと、
前記アクチュエータを駆動する駆動回路と、
前記アクチュエータにより変位された前記振動板の残留振動を検出する残留振動検出手段と、前記残留振動検出手段によって検出された前記振動板の残留振動の振動パターンに基づいて、前記各液滴吐出ヘッドのヘッド異常を検出するヘッド異常検出手段と、
前記残留振動の振動パターンに基づいて、前記残留振動波形の履歴データを作成する履歴データ作成手段と、
前記履歴データ作成手段によって作成された履歴データに基づいて、前記ヘッド異常の発生を予測推定する異常予測推定手段と、
を備えることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項２】  前記残留振動の振動パターンに基づいて、前記液滴吐出ヘッドのキャビティ内の液体の粘度を検出する粘度検出手段を備える請求項１に記載の液滴吐出装置。
【請求項３】  前記残留振動の振動パターンは、前記残留振動の振幅を含み、前記粘度検出手段は、該残留振動の振幅に基づいて、前記キャビティ内の液体の粘度を検出する請求項２に記載の液滴吐出装置。
【請求項４】  前記ヘッド異常検出手段は、前記残留振動の振動パターンに基づいて、前記ヘッド異常の発生の有無と前記ヘッド異常の原因とを判定する請求項１乃至３のいずれかに記載の液滴吐出装置。
【請求項５】  前記振動板の残留振動の振動パターンは、前記残留振動の周期を含み、
前記ヘッド異常検出手段は、前記振動板の残留振動の周期が所定の範囲の周期よりも短いときには、前記キャビティ内に気泡が混入したものと判定し、前記振動板の残留振動の周期が所定の閾値よりも長いときには、前記キャビティ内の液体が乾燥により増粘したものと判定し、前記振動板の残留振動の周期が前記所定の範囲の周期よりも長く、前記所定の閾値よりも短いときには、前記ノズルの出口付近に紙粉が付着したものと判定する請求項１乃至４のいずれかに記載の液滴吐出装置。
【請求項６】  前記ヘッド異常検出手段によってヘッド異常が検出された場合、あるいは、前記粘度検出手段によって検出された前記液体の粘度が所定値よりも高いと検出された場合には、該検出されたヘッド異常又は粘度増加を解消させる回復処理を実行する回復手段を備える請求項１乃至５のいずれかに記載の液滴吐出装置。
【請求項７】  前記回復手段は、前記異常予測推定手段による予測推定結果に基づいて、前記回復処理を実行する請求項６に記載の液滴吐出装置。
【請求項８】  前記異常予測推定手段は、前記液滴吐出ヘッドから正常に液滴が吐出されたときの残留振動の基準データと、前記残留振動検出手段によって検出された残留振動の検出データとに基づいて、偏差演算を実行し、該検出データの偏差に基づいて、前記ヘッド異常の発生を予測推定する請求項１乃至７のいずれかに記載の液滴吐出装置。
【請求項９】  前記異常予測推定手段は、前記検出データの偏差が増加している場合には、前記ヘッド異常が発生すると推定する請求項８に記載の液滴吐出装置。
【請求項１０】  前記異常予測推定手段は、前記検出データの偏差が前記ヘッド異常時の残留振動のデータと一致している場合には、前記ヘッド異常が発生すると推定する請求項８に記載の液滴吐出装置。
【請求項１１】  前記液滴吐出ヘッドの前記アクチュエータによる吐出動作後の経過時間を計測する計時手段を備え、
前記異常予測推定手段は、前記検出データの偏差が増加している場合には、前記ヘッド異常が発生する可能性があると推定し、前記計時手段によって前記偏差が所定の許容値に到達するまでの時間を計測することにより、該到達する時刻に前記ヘッド異常が発生すると推定する請求項８に記載の液滴吐出装置。
【請求項１２】  前記ヘッド異常検出手段によってヘッド異常が検出された場合、該検出されたヘッド異常を解消させる回復処理を実行する回復手段を備え、
前記回復手段は、前記所定の許容値に到達するまでの時間に応じて、前記回復処理を実行する請求項１１に記載の液滴吐出装置。
【請求項１３】  前記ヘッド異常検出手段によって検出されたヘッド異常が前記キャビティ内の液体の乾燥による増粘である場合、前記回復手段は、前記所定の許容値に到達するまでの時間に応じて、前記アクチュエータを駆動して前記液滴吐出ヘッドのクリーニングのために前記ノズルから液滴を吐出するフラッシング処理を実行する請求項１２に記載の液滴吐出装置。
【請求項１４】  前記複数の液滴吐出ヘッドの周辺温度を計測する温度センサを備える請求項１乃至１３のいずれかに記載の液滴吐出装置。
【請求項１５】  前記残留振動の基準データ及び前記残留振動の検出データは、前記温度センサによって計測された周辺温度に基づいて補正される請求項１４に記載の液滴吐出装置。
【請求項１６】  請求項１乃至１５のいずれかに記載の液滴吐出装置を備えるインクジェットプリンタ。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の一実施形態において、本発明の液滴吐出装置は、
振動板と、前記振動板を変位させるアクチュエータと、内部に液体が充填され、前記振動板の変位により、該内部の圧力が増減されるキャビティと、前記キャビティに連通し、前記キャビティ内の圧力の増減により前記液体を液滴として吐出するノズルとを有する複数の液滴吐出ヘッドと、
前記アクチュエータを駆動する駆動回路と、
前記アクチュエータにより変位された前記振動板の残留振動を検出する残留振動検出手段と、前記残留振動検出手段によって検出された前記振動板の残留振動の振動パターンに基づいて、前記各液滴吐出ヘッドのヘッド異常を検出するヘッド異常検出手段と、
前記残留振動の振動パターンに基づいて、前記残留振動波形の履歴データを作成する履歴データ作成手段と、
前記履歴データ作成手段によって作成された履歴データに基づいて、前記ヘッド異常の発生を予測推定する異常予測推定手段と、
を備えることを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
好ましくは、本発明の液滴吐出装置は、前記残留振動の振動パターンに基づいて、前記液滴吐出ヘッドのキャビティ内の液体の粘度を検出する粘度検出手段を備える。これにより、液滴吐出ヘッドのキャビティ内の液体の粘度を検出することができる。この場合、好ましくは、前記残留振動の振動パターンは、前記残留振動の振幅を含み、前記粘度検出手段は、該残留振動の振幅に基づいて、前記キャビティ内の液体の粘度を検出してもよい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
ここで、好ましくは、前記ヘッド異常検出手段は、前記残留振動の振動パターンに基づいて、前記ヘッド異常の発生の有無と前記ヘッド異常の原因とを判定する。この場合、好ましくは、前記振動板の残留振動の振動パターンは、前記残留振動の周期を含み、前記ヘッド異常検出手段は、前記振動板の残留振動の周期が所定の範囲の周期よりも短いときには、前記キャビティ内に気泡が混入したものと判定し、前記振動板の残留振動の周期が所定の閾値よりも長いときには、前記キャビティ内の液体が乾燥により増粘したものと判定し、前記振動板の残留振動の周期が前記所定の範囲の周期よりも長く、前記所定の閾値よりも短いときには、前記ノズルの出口付近に紙粉が付着したものと判定してもよい。これにより、光学式検出装置など従来のドット抜け検出を行うことができる液滴吐出装置では判定不可能である液滴の吐出異常の原因を判定することができ、それによって、必要に応じ、その原因に対し適切な回復処理を上記のように選択し、実行することができる。なお、本発明において、「紙粉」とは、単に記録用紙などから発生した紙粉のみに限らず、例えば、紙送りローラ（給紙ローラ）などのゴムの切れ端や、空気中に浮遊するごみなどを含むノズル付近に付着して液滴吐出の妨げとなるすべてのものをいう。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
また、好ましくは、本発明の液滴吐出装置は、前記ヘッド異常検出手段によってヘッド異常が検出された場合、あるいは、前記粘度検出手段によって検出された前記液体の粘度が所定値よりも高いと検出された場合には、該検出されたヘッド異常又は粘度増加を解消させる回復処理を実行する回復手段を備える。これにより、ヘッド異常や液体の粘度の増粘が発生した場合に、適切に回復することができる。ここで、好ましくは、前記回復手段は、前記異常予測推定手段による予測推定結果に基づいて、前記回復処理を実行する。回復手段が予防的に回復処理を実行することにより、ヘッド異常などの発生を未然に防ぐことができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
好ましくは、前記回復手段は、前記液滴吐出ヘッドのノズルが配列されるノズル面に対しワイパによりワイピング処理を実行するワイピング手段と、前記アクチュエータを駆動して前記液滴吐出ヘッドのクリーニングのために前記ノズルから液滴を吐出するフラッシング処理を実行するフラッシング手段と、前記液滴吐出ヘッドのノズル面を覆うキャップに接続するポンプによりポンプ吸引処理を実行するポンピング手段とを含んでいる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
また、ヘッド異常の原因が判定（特定）されている場合には、本発明の液滴吐出装置は、前記ヘッド異常検出手段によって判定されたヘッド異常の原因に応じて、前記ヘッド異常を解消させる回復処理を実行する回復手段を備え、前記回復手段は、前記液滴吐出ヘッドのノズルが配列されるノズル面に対しワイパによりワイピング処理を実行するワイピング手段と、前記アクチュエータを駆動して前記液滴吐出ヘッドのクリーニングのために前記ノズルから液滴を吐出するフラッシング処理を実行するフラッシング手段と、前記液滴吐出ヘッドのノズル面を覆うキャップに接続するポンプによりポンプ吸引処理を実行するポンピング手段とを含んでもよい。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
この場合、好ましくは、前記回復手段は、前記ヘッド異常検出手段により判定されたヘッド異常の原因が気泡混入の場合には前記ポンピング手段によるポンプ吸引処理を実行させ、乾燥による増粘の場合には前記フラッシング手段によるフラッシング処理又は前記ポンピング手段によるポンプ吸引処理を実行させ、紙粉付着の場合には前記ワイピング手段によるワイピング処理を実行させる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
ここで、好ましくは、前記異常予測推定手段は、前記液滴吐出ヘッドから正常に液滴が吐出されたときの残留振動の基準データと、前記残留振動検出手段によって検出された残留振動の検出データとに基づいて、偏差演算を実行し、該検出データの偏差に基づいて、前記ヘッド異常の発生を予測推定する。この場合、前記異常予測推定手段は、前記検出データの偏差が増加している場合には、前記ヘッド異常が発生すると推定してもよく、あるいは、前記検出データの偏差が前記ヘッド異常時の残留振動のデータと一致している場合には、前記ヘッド異常が発生すると推定してもよい。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
さらに、好ましくは、本発明の液滴吐出装置は、前記液滴吐出ヘッドの前記アクチュエータによる吐出動作後の経過時間を計測する計時手段を備え、前記異常予測推定手段は、前記検出データの偏差が増加している場合には、前記ヘッド異常が発生する可能性があると推定し、前記計時手段によって前記偏差が所定の許容値に到達するまでの時間を計測することにより、該到達する時刻に前記ヘッド異常が発生すると推定してもよい。この場合、好ましくは、本発明の液滴吐出装置は、前記ヘッド異常検出手段によってヘッド異常が検出された場合、該検出されたヘッド異常を解消させる回復処理を実行する回復手段を備え、前記回復手段は、前記所定の許容値に到達するまでの時間に応じて、前記回復処理を実行するよう構成されてもよい。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
また、好ましくは、前記ヘッド異常検出手段によって検出されたヘッド異常が前記キャビティ内の液体の乾燥による増粘である場合、前記回復手段は、前記所定の許容値に到達するまでの時間に応じて、前記アクチュエータを駆動して前記液滴吐出ヘッドのクリーニングのために前記ノズルから液滴を吐出するフラッシング処理を実行するよう構成されてもよい。
ここで、好ましくは、本発明の液滴吐出装置は、前記複数の液滴吐出ヘッドの周辺温度を計測する温度センサを備えている。この場合、前記残留振動の基準データ及び前記残留振動の検出データは、前記温度センサによって計測された周辺温度に基づいて補正されるよう構成されてもよい。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
また、好ましくは、前記ヘッド異常検出手段の前記波形整形回路は、前記Ｆ／Ｖ変換回路によって生成された前記振動板の残留振動の電圧波形から直流成分を除去するＤＣ成分除去手段と、該ＤＣ成分除去手段によって直流成分を除去された電圧波形と所定の電圧値とを比較する比較器とを含み、該比較器は、該電圧比較に基づいて、矩形波を生成して出力する。そして、好ましくは、前記ヘッド異常検出手段は、前記矩形波から前記振動板の残留振動の周期を計測する計測手段を含んでもよい。ここで、好ましくは、前記計測手段は、カウンタを有し、該カウンタが基準信号のパルスをカウントすることによって、前記矩形波の立ち上がりエッジ間あるいは立ち上がりエッジと立ち下がりエッジの間の時間を計測する。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
また、好ましくは、前記粘度検出手段の前記波形整形回路は、前記Ｆ／Ｖ変換回路によって生成された前記振動板の残留振動の電圧波形から直流成分を除去するＤＣ成分除去手段を含む。この場合、好ましくは、前記粘度検出手段は、前記ＤＣ成分除去手段によって直流成分を除去された電圧波形のピーク値である前記減衰振動の波高値を検出するピーク検出手段を含み、前記ピーク検出手段によって検出された前記残留振動の波高値と所定の基準波高値との差に基づいて、前記液体の粘度を判定してもよい。
なお、好ましくは、本発明の液滴吐出装置は、前記ヘッド異常検出手段によってヘッド異常が検出された場合、ヘッド異常が検出されたことを報知する報知手段を備えるよう構成されてもよい。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
好ましくは、本発明の液滴吐出装置は、前記アクチュエータの駆動による前記振動板の変位動作後、前記アクチュエータとの接続を前記駆動回路から前記ヘッド異常検出手段に切り替える切替手段を備える。その代わりに、本発明の液滴吐出装置は、前記アクチュエータの駆動による前記振動板の変位動作後、前記アクチュエータとの接続を前記駆動回路から前記ヘッド異常検出手段及び前記粘度検出手段に切り替える切替手段を更に備えてもよい。この場合、本発明の液滴吐出装置は、前記ヘッド異常検出手段及び前記切替手段をそれぞれ複数備え、前記アクチュエータの駆動動作を行った前記液滴吐出ヘッドに対応する前記切替手段が前記アクチュエータとの接続を前記駆動回路から対応する前記ヘッド異常検出手段に切り替え、該切り替えられたヘッド異常検出手段は、対応する前記液滴吐出ヘッドのヘッド異常を検出するよう構成されてもよい。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
また、それらの代わりに、本発明の液滴吐出装置は、前記複数の液滴吐出ヘッドにそれぞれ対応する複数の切替手段と、前記ヘッド異常検出手段が前記複数の液滴吐出ヘッドのいずれのノズルに対して前記ヘッド異常を検出するかを決定する検出決定手段とを備え、
好ましくは、前記検出決定手段によって決定された前記液滴吐出ヘッドのノズルに対応する前記アクチュエータの駆動による前記振動板の変位動作後、対応する前記切替手段は、前記アクチュエータとの接続を前記駆動回路から前記ヘッド異常検出手段に切り替えるよう構成されてもよい。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
なお、前記アクチュエータは、静電式アクチュエータであってもよく、圧電素子のピエゾ効果を利用した圧電アクチュエータであってもよく、前記キャビティ内に充填された液体を加熱する発熱体であってもよい。また、好ましくは、本発明の液滴吐出装置は、前記ヘッド異常検出手段によって検出された前記ヘッド異常の原因と検出対象のノズルとを関連付けて記憶する記憶手段を備えてもよい。さらに、好ましくは、本発明の液滴吐出装置は、インクジェットプリンタを含む。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
また、本発明の別の態様において、本発明の液滴吐出装置のヘッド異常の予測及び回復方法は、駆動回路によりアクチュエータを駆動し、振動板を変位させることにより、キャビティ内の液体をノズルから液滴として吐出する複数の液滴吐出ヘッドからなるヘッドユニットを有する液滴吐出装置のヘッド異常の予測及び回復方法であって、
前記アクチュエータにより変位された前記振動板の残留振動を検出し、該検出された前記振動板の残留振動の振動パターンに基づいて、前記各液滴吐出ヘッドのヘッド異常を検出するとともに、前記残留振動波形の履歴データを作成し、該履歴データに基づいて、前記ヘッド異常の発生を予測推定することを特徴とする。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
好ましくは、前記ヘッド異常が検出された場合、あるいは、前記液体の粘度が所定値よりも高いと検出された場合には、該検出されたヘッド異常又は粘度増加を解消させる回復処理を実行するよう構成される。また、本発明の液滴吐出装置のヘッド異常の予測及び回復方法は、前記履歴データに基づく前記ヘッド異常の発生の予測推定結果に応じて、前記回復処理を実行するよう構成されてもよい。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
さらに、好ましくは、本発明の液滴吐出装置のヘッド異常の予測及び回復方法は、前記液滴吐出ヘッドから正常に液滴が吐出されたときの残留振動の基準データと、前記検出された残留振動の検出データとに基づいて、偏差演算を実行し、該検出データの偏差に基づいて、前記ヘッド異常の発生を予測推定するよう構成されてもよい。ここで、前記検出データの偏差が増加している場合には、前記ヘッド異常が発生すると推定してもよく、前記検出データの偏差が前記ヘッド異常時の残留振動のデータと一致している場合には、前記ヘッド異常が発生すると推定してもよい。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
その代わりに、前記検出データの偏差が増加している場合には、前記ヘッド異常が発生する可能性があると推定し、前記偏差が所定の許容値に到達するまでの時間を計測することにより、該到達する時刻に前記ヘッド異常が発生すると推定してもよい。この場合、前記所定の許容値に到達するまでの時間に応じて、前記回復処理を実行するよう構成されてもよい。
また、好ましくは、本発明の液滴吐出装置のヘッド異常の予測及び回復方法は、前記検出されたヘッド異常の原因と検出対象のノズルとを関連付けて記憶してもよい。